SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA DISCIPLINA SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA EEP001 Prof. Edson Prof. Edson-2012

Objetivos Específicos: - Contexto Histórico. Motor de Faraday e Motores Homopolares Motores CC – Princípios (Kosow Cap.1 e Apostila do Prof.Valdir Noll, CEFET-SC, Seção 8.1, disponível no sitio) Motores CC – Tipos (Kosow Cap.4) Formas Construtivas Prof. Edson-2012

Orsted descobriu a existência de uma relação entre corrente elétrica e magnetismo e em seguida Faraday utilizou o princípio para desenvolver o primeiro motor elétrico do mundo! http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/pioneers/oersted.html http://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/faraday.html Prof. Edson-2012

Princípio do motor de Faraday baseado nas descobertas de Orsted Prof. Edson-2012 Relatório do aluno Rafael Santarelli para o curso de Física I da Unicamp, 2007

Princípio de funcionamento de um Motor Homopolar Princípio do motor de Faraday baseado nas descobertas de Orsted Princípio de funcionamento de um Motor Homopolar Prof. Edson-2012 http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/homopolar/homopolar.htm

(Kosow 4.2). COMPORTAMENTO DE UMA ESPIRA IMERSA EM UM CAMPO MAGNÉTICO. Prof. Edson-2012 (Kosow 4.2).

CIRCUITO EQUIVALENTE O torque é diretamente proporcional à corrente consumida ( se o fluxo  for constante) logo a razão M/IA é uma constante e a velocidade é proporcional à tensão aplicada, então: M ~ I  Kt = M/IA VA = VFem = ke..n ou n = VA/ke. Onde: IA = Corrente no rotor VA = Tensão aplicado no rotor e n = rotação do motor Modelo teórico Curva Corrente X Torque Curva Tensão X Velocidade VFem Prof. Edson-2012

PRINCÍPIO DE OPERAÇÃO EM VELOCIDADE COMO FUNÇÃO DA FCEM E DO FLUXO (Kosow 4.5). MOTOR ALIMENTADO COM TENSÃO CONSTANTE E VARIÁVEL Prof. Edson-2012

PRINCÍPIO DE OPERAÇÃO EM VELOCIDADE COMO FUNÇÃO DA FCEM E DO FLUXO (Kosow 4.5). RELAÇÃO ENTRE NÚMERO DE ESPIRAS E A VELOCIDADE Motor com número de espiras alto tem, baixa velocidade, alto torque constante, e baixo consumo de corrente. Motor com número de espiras baixo tem, alta velocidade, baixo torque e alto consumo de corrente. A velocidade é limitado pela VCEM, quando VA = VCEM Prof. Edson-2012

Máquinas Elétricas e transformadores, Irwing Kosow 15 Ed. Ed. Globo. Exercício!!! Um motor série CC, possuindo uma resistência de 2,5 e uma queda de tensão nas escovas de 0.3V, recebe uma tensão aplicada de 12V através dos terminais da armadura. Calcule a corrente na armadura quando: A velocidade produz uma FCEM de 11V para uma dada carga; Há uma queda de velocidade (devido à aplicação de uma carga adicional) e a FCEM tem o valor de 10.5V; Calcule a variação percentual na FCEM e na corrente de armadura. Prof. Edson-2012 Máquinas Elétricas e transformadores, Irwing Kosow 15 Ed. Ed. Globo.

Conceito de Torque ou Conjugado (Kosow 4.7). F=20N Prof. Edson-2012

Motor Série Torque de partida alto Prof. Edson-2012

Motor Paralelo ou Shunt (Kosow 4.9). Potência constante, velocidade alta Prof. Edson-2012

MOTORES DE EXCITAÇÃO INDEPENDENTE O FATOR ke DO MOTOR DEPENDE DOS FATORES DE CONSTRUÇÃO DO MOTOR, E ISTO LIMITA A VELOCIDADE. NOS EXCITADOS EXTERNAMENTE, PODEMOS REDUZIR O FLUXO MAGNÉTICO E ASSIM AUMENTAMOS A VELOCIDADE. Prof. Edson-2012

MOTORES DE EXCITAÇÃO INDEPENDENTE VELOCIDADE MÁXIMA LIMITADA PELA FLUTUAÇÃO NOS COMUTADORES. PERDA DE POTÊNCIA E TORQUE PELA ALTA RESISTÊNCIA NOS COMUTADORES. ALTO MOMENTO DE INÉRCIA. PROBLEMAS DE BALANCEAMENTO. PERDA DE POTÊNCIA NO ROTOR POR EFEITO JOULE. RELAÇÃO TORQUE/VOLUME BAIXO. RUÍDO GERADO NOS COMUTADORES. DESGASTE DOS COMUTADORES E COLETORES. CONTROLE RELATIVAMENTE SIMPLES. ALTA MANUTENÇÃO. Prof. Edson-2012

Considerações sobre o número de Pólos Reduz o ripple de torque Reduz variação de velocidade Aumenta estabilidade Prof. Edson-2012

Calcule a velocidade do motor para uma corrente de Ia = 2A. Exercício!!! A resistência do circuito de armadura de um motor-série de 2.4KW 24V é de 0.1. A queda nos contatos é de 0.3V e a resistência do campo-série é de 0.5 . Quando o moto-série absorve 8.5A a velocidade é de 600 RPM. Calcule a velocidade quando a corrente absorvida é de 10A . Qual o valor da corrente na partida? Calcule a velocidade do motor para uma corrente de Ia = 2A. Faça uma análise crítica dos resultados. Prof. Edson-2012

Para determinar corretamente a velocidade máxima seria necessário o valor do torque de resistente do rotor (perdas por atrito) Prof. Edson-2012

Formas Construtivas de um Motor DC – Vista de um Rotor Detalhe do Slot Detalhe de uma lâmina Ventilação Forçada Enrolamento da Armadura Coletores Eixo Principal do Rotor Prof. Edson-2012

Construção Laminar para Reduzir Perdas por Correntes Parasitas Perdas no Núcleo é a soma das Perdas por Histerese e Corrente Parasita Detalhe de uma lâmina Prof. Edson-2012

Formas Construtivas de um Motor DC – Vista do Coletor Eixo Principal do Rotor Enrolamento tipo Gramme Apenas ilustratívo Prof. Edson-2012

Princípio da comutação Prof. Edson-2012

Detalhe do Efeito da Comutação Mecânica no Modo Gerador Prof. Edson-2012

Formas Construtivas de um Motor DC – Vista dos Blocos Laminares Prof. Edson-2012

Formas Construtivas de um Motor DC – Vista do Estator Enrolamento das Bobinas de Campo Detalhe da Lâmina do Estator Prof. Edson-2012

Formas Construtivas de um Motor DC – Vista das Escovas Prof. Edson-2012

Formas Construtivas de um Motor DC com Imã Permanente Prof. Edson-2012

Motores CC – Aplicações Automotivas Prof. Edson-2012

Motores CC – Tabela de Aplicações Automotivas Aplicação Potência (W) Corrente (A) Quantidade Tipo de Driver Ar Condicionado 300 25 1 Unidirecional e variável Radiador 120-240 10-20 Tendência para brushless Bomba de Combustível 100 8 Limpadores 60-100 5-8 1-2 Reversão Mecânica Faróis 2 Com reversão Vidros elétricos 25-120 2-10 2-4 Ajuste de Bancos 50 4 4-16 Teto Solar 40-100 3,5-8 Trava de Portas 12-36 1-3 6-9 Ajuste de Espelhos 12 Prof. Edson-2012

Velocidade quando a corrente de carga cai para 20A. Lista de Exercícios 2 Um motor-série de 10HP e 240V tem uma corrente de linha de 38A e uma velocidade nominal de 600RPM. O circuito da armadura e a resistência do campo-série, respectivamente, são 0,4 e 0,2. A queda de tensão nas escovas é de 5V. Presuma que o motor está operando na porção linear da sua curva de saturação com corrente de armadura menor que a nominal. Calcule: Velocidade quando a corrente de carga cai para 20A. A velocidade em vazio quando a corrente de linha é de 1A. 2) Explique porque não é possível igualar as tensões Vcem e Va. Prof. Edson-2012

Lista de Exercícios 2 3) Explique o funcionamento dos motores série e shunt utilizando os modelos equivalentes abaixo. Prof. Edson-2012

Solução: Lembrando que: Para i=8,5A E assumindo que o fluxo  é proporcional à I na região linear Para i=10,0A Prof. Edson-2012